【正文】 8 （ 3）粉末層的密度可以根據所用粉末材料的特性通過調節(jié)步進電機的運動參數進行適當的調節(jié)，擴大了快速成形機的使用范圍。選擇性激光燒結快速成形技術的原理如下： （ 1） 在計算機上，實現零件模型的離散過程。被激光掃描過的區(qū)域內，粉末燒結成具有一定厚度的實體結構。如此逐層地添加粉末材料，有選擇地燒結堆積，最終生成三維實體原型或零件。 （ 2） 工作平臺 用于安裝鋪粉機構和活塞缸，同時作為它的安裝基面。對于大多數粉末材料，滾輪式結構的鋪粉效果優(yōu)于刮板式結構。 （ 6） 通風除塵機構 光路系統(tǒng) （ 1） 激光器 在 SLS成形機上用于燒結塑料聚合物粉末的激光器多采用二氧化碳激光器，最大輸出功率為 50W，其特點是壽命長，效率高，結構 緊湊，輸出穩(wěn)定，可靠性高，易于控制。其基本過程是由計算機控制鋪粉機構，將粉末均勻地鋪在燒結面上，然后控制激光器和掃描器，使激光束在燒結面上掃描。 SLS 技術的發(fā)展歷程與現狀 選擇性激光燒結技術的發(fā)展歷程 SLS最初由德國薩斯大學奧斯汀分校的 CARL DECKARD 于 1987年在其碩士論文中提出，之后美國的 DTM 公司于 1992 年推出了該工藝的商業(yè)化生產設備 sinter station20xx。 國外許多快速成形系統(tǒng)開發(fā)公司和使用單位對快速成形材料進行了大量的研究，開發(fā)出了多種適合于快速成形工藝的粉末材料。 目前，在國內，正在逐漸運用于生物應用領域，采用 SLS 技術可快速制造醫(yī)用模型，個體化設計和生產植入體及組織工程支架，并可通過調整 SLS 和后處理工藝參數，實現對生物醫(yī)用材料的微觀結構及力學性能的控制，只生物醫(yī)學應用領域具有重大的價值，比如在當前北京科技大學新材料技術研究院正在研究采用 SLS成形技術結合后處理的方 法制備生物醫(yī)用的多空金屬材料，已經取得 了一定的成果，所以，這可以說明，利用 SLS 技術，能方便地制備利用細胞粘附和長入的表面粗燥且多孔的金屬材料，尤其是生物相容性和力學性能優(yōu)良的鈦及鈦合金材料，這將是 SLS 技術在制備生物醫(yī)用材料領域的一個重要的發(fā)展方向。） 總而言之，選擇性激光燒結技術是當前較成熟的快速成形方法之一，它在航空，航天，醫(yī)用等領域逐漸得到重視，這在我們國家建立節(jié)約型，環(huán)境友好型的中國將會具有重大的意義，它值得我們的科學家，研究者去研究，去普及，去推廣到更多的領域。一個用于供粉，另一個用于成型。激光束在計算機控制下以給定速度和能量對第一層信息進行掃描。激光束按第二層信息掃描，被燒結的粉末未固化成第 二層。粉末的鋪撒是有一個槽型噴嘴實現的，其導向跟蹤板的輪廓被設計成當噴頭從一邊偏向另一邊是保持噴力的方向始終垂直于工作面。 3， SLS 快速成型技術的當前背景和研究現狀以及它的鋪粉裝置的當前的研究的現狀。本文對執(zhí)行機構即鋪粉裝置進行了兩種方案的構思，所設計方案如下所示 鋪粉裝置第一種方案 選擇性激光燒結快速成型機執(zhí)行機構原理如下圖，由工作臺，鋪粉裝置，激 光器，激光光路發(fā)生系統(tǒng)外加輔助系統(tǒng)組成。如此循環(huán)往復，層層堆積直至整個零件 4完成為止。 通過比較，選擇設計方案二，進行設計和論證。 成型工作缸 在缸中完成零件的加工，工作缸每次下降的距離及為層厚。具體結構如下圖 圖 31 傳動部件 結構尺寸：底為直徑 400 毫米的圓形，高為 300 毫米。 與滑動絲杠副相比較，滾珠絲杠副除上述的優(yōu)點外，還具有軸向剛度高，運動平穩(wěn)，傳動精度高，不易磨損，使用壽命長等優(yōu)點。 基于選擇性激光燒結的快速成型技術的鋪粉裝置的設計要求，定位精度要較高，因為滾珠絲杠副更適合于此。因此設計時必須保證它在一定軸向負載的作用下，這種名義直徑和螺距的滾珠絲杠回轉一百萬轉后，不產生 點蝕現象，這個負載成為滾珠絲杠的最大動載荷。 RaL=Fa/ δ aL 20 RaL支承軸承剛度 （ N/μm ） Fa 軸向負荷 （ N） δ aL 支承軸承彈性變形量（ μm ） 3 螺母剛度 在多數情況下，絲杠剛度 Rs 遠遠小于螺母的剛度 Rnu， Rnu一般為 Rs的 3 至 5 倍。 fw 所以 η = ? ?????tantan= ? ? 10334ta n 334ta n 39。 （ 5） 穩(wěn)定性的驗算 由于絲 杠的兩端采用的是深溝球軸承和角接觸球軸承，此種情況下，絲杠不會發(fā)生失穩(wěn)現象。故而原則上可選低 傳動比的任意齒輪配合。 圖 37 齒輪 28 步進電機的設計 采用步進電機作為送粉缸和成型缸的驅動裝置 步進電機是一種用電脈沖信號進行控制，將電脈沖信號轉換成線位移 或角位移的控制電動機，由于步進電機的步距角或轉速，不受電壓波動和負載的影響，不受環(huán)境條件（溫度，壓力，沖擊和振動）的限制，僅與脈沖頻率同步，能按控制脈沖的要求立即啟動，停止，反轉或改變轉速，它每一轉都有固定的步數，在步丟步的情況下運行時，步距誤差不會長期積累，并且步進電機與單片機技術相結合，使其優(yōu)點得到充分發(fā)揮，基于這些優(yōu)點再結合本裝置，故采用步進電機。優(yōu)點在于能做成多相，結構簡單，且經久耐用。故通過比較，選擇采用混合型步進電機。 鋪粉滾筒裝置 包括鋪粉滾筒及其驅動系統(tǒng)，其作用是把粉末材料均勻的鋪平在工作缸上。 圖 310 鋪粉滾筒裝置 送料工作缸 提供燒結所需的粉末材料。 振鏡式動態(tài)聚焦掃描系統(tǒng) 振鏡式動態(tài)聚焦掃描系統(tǒng)由 XY 掃描頭和動態(tài)聚焦模塊組成。具體結構如圖 32 圖 311 振鏡式動態(tài)聚焦掃描系統(tǒng) 掃描工作臺的 X方向運動由直徑 16mm的絲杠驅動，而運動支撐有兩個圓柱導軌完成，運行導軌直徑 20mm。 雙圓柱導軌的結構特點 ： 1）圓柱面既是導向面，又是支撐面，結構簡單，便于采用淬火鋼，延長導軌壽命，減少磨擦力。在進行 SLS 設計時，我 受益匪淺，想想這四年的學習。 34 致 謝 在 畢業(yè)設計期間，我敬愛的導師周里群老師以其極為豐富的理論和實踐經驗，嚴禁的治學態(tài)度以及和藹的處事方式，給了我很大的幫助。 感謝各位評審專家對本論文進行了審閱，并指正了論文中的錯誤和不足， 在此，向畢業(yè)設計期間曾經對我學習，生活等給于 幫助過的領導，老師，同學和朋友表示最真摯的謝意！ 此外，我還衷心感謝給予我積極的人生觀和生存技能，并培育教育我的四年的母校！向母校致敬！ 35 參考文獻 [1]安琦 ,顧大強 .機械設計 [M].北京：科學出版社， 20xx [2]趙丁選 .光機電一體化設計使用手冊 [M].北京：化學工業(yè)出版社， 20xx [3]王至堯 .特種加工成形手冊 [M].北京：化學工業(yè)出版社， 20xx [4]王 運贛，王宣 .三維打印技 [M].武漢：華中科技大學出版社， 20xx [5]張建民 .機電一體化系統(tǒng)設計 [M].北京：高等教育出版社， 20xx [6]現代實用機床設計手冊編委會 .現代實用機床設計手冊 [M].北京：機械工業(yè)出版社， 20xx [7]趙又紅 ,周知進 .機械設計課程設計指導 [M].長沙：中南大學出版社， 20xx [8]沈鴻 .機械工程設計手冊 [M].北京：機械工業(yè)出版社， 1982 [9]歐陽鴻武，陳欣等 .特種粉末選擇性激光燒結快速成型技術 [J].粉末冶金材料科學與工程 , [10]潘琰峰，沈以赴，顧 東東，等 .選擇性激光燒結技術的發(fā)展現狀 [J].工具技術， 20xx， 38（ 2）： 37 [11]楊軍慧，黨新安，楊立軍 .選擇性激光燒結快速成型機鋪粉裝置設 [J].機床與液 壓 .20xx,10013881 36 附 錄 英文翻譯： 選擇性激光燒結溫度場的數值模擬 張堅 李云健等 華東交通大學 運載工具與裝備國家教育部重點實驗室 摘要： 金屬混合粉末鎢銅的激光燒結過程是通過 ANSYS 有限元軟件模擬的，其中溫度場下有輻射，對流和熱物理參數這些因素做為模擬條件。 關鍵詞： 選擇性激光燒結 數字模擬 溫度場 燒結深度 1 引言 鎢銅混合材料，一種典型的二階段偽合金，它具有良好的導電性，銅的熱傳導性和高熔點和鎢的高硬度。本篇論文，主要是講通過有限元 ANSYS 軟件數字模擬鎢銅合金粉末在溫度場中的分布，分析激光功率和掃描速度對燒結深度的影響。網格為 度，不同的網的尺寸能夠用于襯底和燒結層。 P 代表激光能量； A 是激光到粉床的激光吸收比率； 39 r 代表 粉床上的一個點到激光中心的距離 。下面的表格 1和圖 3顯示了其他的。在 p=195w 時，燒結深度僅僅是 ,p=235w 時燒結深度是增加到 描速度是固定的，而激光功率的提高，輸出能量密度也在提高，但是過多的激光功率會使溫度太高以至于粉末燒結層有巨大的收縮，這很容易導致工件的翹曲和開裂。否則，相鄰的粉層將會分開，獲得的粉池中零件的強度和形成的準確性，甚至在形成過程中都不能實現。 1，覆蓋程度的能量應該要求在掃描光束之間，也就是說，在一個確定的功率密度下，掃描速度不能太高，以確保有足夠的功率輸入使粉末層在當 前層粘接在一起，而且沒有散粉的情況下，形成2D 的表面結構， 2，粉末厚度要低于燒結深度，也就是說，燒結功率應該確保在穿透當前層時使相鄰的層更好的粘結，這樣就能更好的形成 3D 的立